秋葉絵莉香クンショウモは日本中の淡水に生息している微細藻類の仲間である。32または64個の細胞が集まって群体を形成し、増殖(細胞分裂)も非常に特徴的である。研究はほとんどなされていない。本研究ではクンショウモの研究を発展させるために必要な形質転換方法の開発を目的とした。クンショウモに有効な抗生物質を調べたところ、ハイグロマイシンが形質転換体の選抜に使えることが分かった。遺伝子のプロモーター下流にハイグロマイシン耐性遺伝子を置いた組み換え遺伝子を作成した。これをアグロバクテリウムに導入しクンショウモの形質転換を試みたが、形質転換体を得ることはできなかった。緋田響シロイヌナズナのdrol1変異株はオレオシンの発現が過剰になっている変異株として単離された。DROL1はスプライシング因子をコードしており、その変異株では末端の塩基配列がAT-ACであるイントロンのスプライシングが阻害されていた。その例外的なイントロンを持つ遺伝子の一つがHD2Cである。HD2Cはヒストン脱アセチル化酵素をコードしており、スプライシングされず機能を失ったことが、オレオシンの発現を抑制できなくなった原因ではないかと考えた。そこで、HD2Cの3番目のイントロンの末端塩基配列を通常のGT-AGに変更した遺伝子を作成し、drol1-2変異株に導入したときオレオシンの発現が抑制されるのではないかとの発想を得て、これを調べた。実験のコントロールとしてHD2C遺伝子をクローニングし(HD2Cg)、これを野生型株、hd2c変異株、drol1-2変異株に導入した。hd2c変異株の形態は野生型株と違いがなく、それにHD2Cgを導入したものも変化はなかった。drol1-2変異株に導入したところその表現型が少し抑えられた。今後塩基配列を置換した遺伝子を変異株に導入し、その表現型を解析する。友熙シロイヌナズナは種子の登熟過程で油脂を蓄積し、発芽の際にそれを利用して成長する。油脂はオイルボディの中に蓄積されており、その膜にはオレオシンが存在している。オレオシンの発現を指標とし、変異株をスクリーニングしたところ、発芽後もオレオシン遺伝子の発現が抑制されないdrol1変異株を同定した。DROL1はスプライシング因子をコードしており、変異株では末端の塩基配列がAT-ACとなっているまれなイントロンのスプライシングが抑制されていた。AT-AC型イントロンを持つ遺伝子を探したところHD2B、HD2Cが見つかった。これらの遺伝子はヒストン脱アセチル化酵素をコードしており、ヒストンタンパク質のアセチル基外すことで遺伝子の発現を抑制すると考えられている。野生株ではHD2BとHD2Cによってオレオシン遺伝子の発現が抑制されているのではないかと考えた。HD2CのAT-AC型イントロンは3つ目のエキソンと4つ目のエキソンの間に存在していた。そこでプロモーターから3つ目のエキソンを含む領域にGUSを繋いだHD2Cp3e::GUS株と、さらに3つ目のイントロンおよび4つ目のエキソンを含む領域にGUSを繋いだHD2Cp4e::GUS株を作成した。この二つの遺伝子それぞれをシロイヌナズナに導入し、GUS活性を染色によって調べた。その結果両者の株にほとんど違いがないことが分かった。肇哉クンショウモは淡水に生息している緑藻の一種で複数の細胞が平面的に集まり一つの個体として活動しており、勲章のような形で特徴的なため容易に区別できる。複数の細胞が集まり集団となっているものを群体と呼び、クンショウモの細胞数は2の乗数であり、8個、16個、32個であることが多いため定数群体と呼ばれる。本研究ではクンショウモの細胞分裂から娘群体の放出の過程を観察し、多様な植物細胞の分裂機構を研究することを目的とした。細胞分裂から娘群体の放出をタイムラプス撮影で観察した結果、細胞分裂を終えて娘群体の放出をする際に親の細胞膜と共に娘群体が放出されることが分かった。放出直後の娘群体には外側の細胞にツノがなくほぼ球状であり成長していく過程で外側にツノが形成され親の細胞膜も消失した。その画像を解析したところ、クンショウモの一回の細胞分裂の時間は45から80分程度であり他の植物の細胞分裂よりも速いことが分かった。義シロイヌナズナは発芽後の生長に備えて種子に油脂を蓄積する。油脂はオイルボディ中に存在し、その表面にはオレオシンというタンパク質が存在している。オレオシンは種子の登熟中には盛んに合成されるが、発芽後は速やかに抑制される。そのオレオシンの発現を指標に変異株のスクリーニングが行われ、結果drol1変異株が単離された。その原因遺伝子DROL1の発現パターンを調べるために、DROL1のプロモーター領域をGUS遺伝子につないだ融合遺伝子を作成し、シロイヌナズナに導入した(DROL1p::GUS)。得られた6株の形質転換体から葉をとり、GUS染色を行った。その結果すべての株の葉脈でGUS活性が確認でき、維管束でDROL1が活発に発現していることが推測できた。GUS活性を示した株では葉柄やトライコームにもGUS活性が確認できた。葉が大きいほうがGUS活性が強い傾向がみられたことから、葉の成熟にともないDROL1の発現量は増えるのではないかと考えた。湖沼や池に住んでいる微細藻類でその特徴的な形態で容易に区別できる。4、8、16、32、64という2のn乗個の細胞が集まって群体を形成している。得ることを目的とした。遺伝的に多様な株を得て、遺伝地図の作成につなげるために中部大学30号館の池からクンショウモを採取し、株化することを試みた。このうち5株のrRNAの一部の塩基配列をシークエンスした。spinulosumであることが分かった。種子に含まれる脂質は植物油やバイオ燃料として使用されている。本研究では脂肪性種子をつけるシロイヌナズナを用いて、油脂合成の遺伝的な制御機構の解析を目指し、その因子の一つであるDROL1の解析を目的とした。シロイヌナズナのイントロンの塩基配列はGTで始まりAGで終わるものがほとんどだが、drol1変異株ではATで始まってACで終わるイントロンのスプライシングが著しく抑制されていることがわかった。イントロンをもつHD2Bはそうしたイントロンを持つ遺伝子の一つで、この遺伝子の発現にAT-AC型イントロンがどのように関与しているのかを調べた。HD2Bのプロモーターから3番目のエキソンまでをクローニングしGUS遺伝子の上流につないだもの(HD2Bp3e::GUS)と4番目のエキソンまでをつないだもの(HD2Bp4e::GUS)を作成し、そのGUS活性をシロイヌナズナの幼植物体を用いて調べた。実験の結果、いずれの株も似たGUS活性のパターンを示したので、DROL1は特定の部位にあるわけではないと推察された。AT-AC型イントロンを含むHD2Bp4e::GUSのほうが全体としてGUS活性が強かった。このことから、AT-AC型イントロンには発現量を高める機能があるのではないかと推測した。植物を用いた油脂の生産効率を上げることを目指し、シロイヌナズナを用いた種子油脂貯蔵プログラムの遺伝学的な研究が行われた。その過程で発芽後も油脂の蓄積に必要なオレオシンの発現が継続する変異株drol1が単離された。DROL1遺伝子はスプライシング因子をコードしていたがその詳細な機能は不明であった。本研究ではDROL1タンパク質の細胞内局在を明らかにすることを目的とした。35Sプロモーターの制御下で蛍光タンパク質と融合したDROL1を発現するような遺伝子を作成し、シロイヌナズナのCol株とdrol1-2変異株にアグロバクテリウムを介して導入した。得られた形質転換体の第二世代の発芽後一週間の植物を観察した。蛍光顕微鏡を用いた観察の結果、核と思われる部分にDROL1が局在していることを確認した。細胞質や、細胞壁もしくは細胞膜と思われる部分にも蛍光が見られたことから、DROL1は主に核に存在するが、タンパク質の翻訳やmRNAの輸送の過程で核外に輸送される可能性も考えられた。形質転換したdrol1-2変異株の中で3個体が野生型株に近い表現型を示した。蛍光タンパク質をDROL1のC末端側に融合したもののほうがN末端側よりも発現量が大きいものが多かったことから、DROL1はN末端側により重要なドメインがあると考えられた。そこでDROL1の翻訳開始点を決めることが重要であると考え、5’RACEを行い転写開始点を調べた。その結果従来開始コドンと考えていたATGの10bp上流に転写開始点が位置することが分かった。平均的なUTRの長さを考えると2番目のATGが翻訳開始点であることが分かった。紫苑クンショウモは微細藻類で、日本中の水田や池などの淡水に生息している。32または64という2の乗数個の細胞が集まって群体を形成しており、その形態は非常に特徴的である。その生態や細胞分裂の仕組みはほとんど解明されていない。本研究ではクンショウモの概日リズムを解明することを目的とした。クンショウモの細胞分裂は光の刺激によって起きると報告されている。光の受容から細胞分裂の制御にいたる過程を調べるため、細胞分裂と測定とRNAの解析からクンショウモの概日リズムの解明を試みた。クンショウモをチューブで培養し、経時的にプレートに播きコロニー数を測定した結果、クンショウモの倍加時間は4日であることがわかった。本実験ではクンショウモが活発に増殖していないと考えられた。今後の課題として、最適な条件での倍加時間を測定するために、培養条件の検討が必要である。夜明け前から朝方にかけてのクンショウモの遺伝子発現を網羅的に調べるためにRNA-Seqを行った。クンショウモが光を受け、DNA複製を開始することで細胞周期が動き出す可能性が考えられた。種子植物は次世代の栄養として種子に様々な物質を蓄積しており、その成分のうちの油脂は食料としてだけでなく、化粧品、自動車や飛行機の燃料、バイオディーゼルの原料など、様々な用途に用いられている。本研究は油脂の生産性を向上させるために、シロイヌナズナを用いて種子成熟過程における油脂合成を制御するDROL1遺伝子の細胞内局在の解明を目的とした。これまでの研究から、発芽後のオレオシン遺伝子の抑制のためにDROL1遺伝子が必要であることがわかっているが、細胞内局在についてはわかっていない。変異株に導入し蛍光顕微鏡観察をした。観察の結果、DROL1に融合させた蛍光タンパク質はその蛍光を観察できなかった。株の表現型が野生型株に近いことから導入した遺伝子が発現していることは確認できるが、その発現量は蛍光顕微鏡による観察には不十分であったと考えられた。DROL1はスプライシング因子をコードしていると予想され、スプライシングは核内で起こることから、核に局在するという予想は証明することができなかった。第二世代では導入遺伝子がホモとなるので発現量が増える可能性が期待できる。真由クンショウモは緑色植物門緑藻網クロロコックム目のアミミドロ科に属し、淡水の池や沼地などに棲む緑藻の一種である。一般的に無性生殖を行って個体数を増やしているが、人工的に接合させることができれば遺伝学的な手法を用いた研究を進めることが可能となる。接合方法を確立するにあたってまずは、遺伝子が組変わった個体を検出する方法を開発することを目的とした。そのために親系統の染色体を区別できるSNPマーカーを作成することを目指しRAD-Seq法を用いた。RAD-Seq法はDNAを特定の制限酵素で切断し、そこにアダプターをつけて次世代型シーケンサーで塩基配列を決定する方法である。制限酵素に隣接する部位に限定することでシークエンス量を減らしつつ遺伝学的な解析に十分な量のSNPを見つけることができる。RAD-Seq法を研究室が保有する5株に適用したところ、新潟5株は中部大学産の株との間で多くのSNPを有していることが分かった。優馬クンショウモ(Pediastrum属)は湖沼や池に住んでいる微細藻類でその特徴的な形態で容易に区別できる。4、8、16,32,64という2のn乗個の細胞が集まって群体を形成している。手法で解析していくための研究資源(リソース)を得ることを目的とした。遺伝的に多様な株を得て、遺伝地図の作成につなげるために中部大学30号館の池からクンショウモを採取し、株化することを試みた。その結果新しいクンショウモの株(Chu2株)を得た。Chu2株からRNAを抽出し、RNA-Seqを行った。得られた塩基配列の中から葉緑体にコードされるrbcL遺伝子を探し、そのアミノ酸配列および塩基配列を他の株と比較した。duplexであることが分かった。塩基配列の解析結果はPdup3-1などと一致したが、Nii4株とは異なった。植物工場で栽培するトマトの収量を増加させることができる新しい台木品種の開発が求められている。オランダにおいてこの目的のために使用されているMaxifort株と日本で耐病性を高めるために使用されているSpikeもしくはSpike23株とを交配し、そのF1の形質を評価しながら、その形質に寄与する遺伝子の同定を試みた。それぞれのF1の葉からDNAを抽出し、多数のSNPマーカーをPCRと次世代型シーケンサーを用いて遺伝子型を同定した。143個のF1を調べ、QTL解析を行った結果、評価した形質(葉の巻き、葉の大きさ、茎の太さ)のそれぞれの寄与する染色体の領域を特定することができた。今後それぞれの領域にある遺伝子マーカーを使うことで、株の選抜を簡便かつ速やかに行うことができると期待される。みなみ植物の発芽後の形態形成は主に分裂組織によって担われている。茎頂および根端に存在する分裂組織は胚発生の過程で形成されるが、その遺伝的な基盤については未解明の部分も多い。本研究はイネの胚発生に異常を示す変異株Mutant3の原因遺伝子を同定することを目的とした。変異株のゲノムを次世代型シーケンサーによって解析したところ、表現型と連鎖していると考えられる変異が複数見つかった。本研究ではこれらの変異の有無を確認するとともに、表現型との連鎖を調べた。種子中の胚を観察したところ、Mutant3では野生株と変異株の両方が確認された。このことから使用した種は変異のヘテロで保持していた親に由来することが確認できた。そこで変異が存在する可能性が示唆されたOs05t428600の塩基配列を調べたところ、次世代型シーケンサーの結果と一致せず、1937番目と1944番目の塩基が置換していないことが確認できた。種子植物の種子に蓄積されている油脂は食料としてだけでなく化成品原料、燃料などにも使われ、近年バイオディーゼルの原料としても重要性を増している。本研究は油脂の生産性を向上させるために、脂肪性種子のシロイヌナズナを用いて種子成熟過程における油脂合成を制御する遺伝子の解明を目的とした。これまでの研究から発芽後のオレオシン遺伝子の抑制のためにDROL1遺伝子が必要であること、またDROL1は末端の塩基配列がGT-AGでないイントロンのスプライシングに必要な因子であることがわかってきた。GT-AGでないイントロンを持つ遺伝子には三つのHDACが含まれていた。そこで発芽後の遺伝子発現抑制にはこれらのHDACが関わっているかどうかを調べるために、HDACの阻害剤であるトリコスタチンAで植物を処理したときにOLE3を始めとする遺伝子群の発現が活性化するかどうかを調べた。実験の結果、TSAの働きによって植物の生長に影響が表れたものの、OLE3の発現には変化が見られなかった。RNA-Seqを行ったところTSA処理で多数の遺伝子の発現が変化している様子が見られたが、それらはdrol1変異株で見られる変化とはあまり一致しなかった。drol1変異株の表現型はHDACのスプライシングに依存しない部分が大きいと考えられた。農業を魅力あるものとし、食料の増産を図るためには生産性の向上が必要であり、このことは農業従事者の平均年齢の上昇を補うものである。トマトは生食だけでなくケチャップやジュースといった加工食品としても多く消費されている。トマトの開花は日長にあまり依存しておらず、結実を制御することが難しい。本研究ではトマトに光周性を与える遺伝子を導入することにより収穫時期をコントロールし、生産性を向上させることを目的とした。大玉で良食味の系統とトマト近縁種に由来する短日で開花する光周性を持つ系統を交配した。このF1を良食味の系統に戻し交配し、34株のF2を得た。それぞれのF2の葉からDNAを抽出し、182個のSNPマーカーの遺伝型をPCRと次世代型シーケンサーを用いて調べた。マーカー間の組み換え頻度を計算し遺伝地図を作成すると同時に、良食味の系統に近い株を選抜した。光周性遺伝子が存在する5番染色体の下部では他の部位より物理距離に対して組み換え頻度が低くなっていることがわかった。日常生活の幅広い用途で使われる植物性油脂生産性の向上につなげるために、モデル植物シロイヌナズナの油脂合成系遺伝子の活性化因子を分子遺伝学的に探索・同定することを目的として研究を行った。一斉に活性化することが明らかにされているが、それらより後期に発現するDGAT1など小胞体での油脂合成系遺伝子の活性化機構の詳細は分かっていない。そのため、DGAT1遺伝子のプロモーターにウミホタルルシフェラーゼ(LUC)のコード配列をつないだDGAT1p:LUCレポーター遺伝子導入株を用い、アクティベーションタギング法を使って活性化因子の探索を行った。前年度までの先輩らの実験などから後代でもLUC発光の強い候補株を絞り、エンハンサーT-DNAの挿入位置を次世代シーケンサーを用いて解析した。その結果、最もLUC発光の強い#28株では染色体の4ヶ所にT-DNAの挿入が確認されたため、親株との戻し交配後代でエンハンサー挿入部位の分離を行い、エンハンサーを1ヶ所だけ持つ株を選出してそれぞれの植物のLUC発光強度を調べた。その結果、染色体のLocus1のエンハンサーだけ持っている株は、1株だけ発光が弱かったものの、他の4株はいずれも強いLUC発光を示し、エンハンサーとの関連が示唆されたが、結論付けるところまではいかなかった。Locus1のエンハンサー挿入部位前後10kb以内には、転写因子をコードする遺伝子が2つ含まれており活性化に関わる可能性がある。今後の課題として、更なる検証よってLocus1のエンハンサーと強いLUC発光との関連を確認し、Locus1近傍の2つの転写因子遺伝子のエンハンサーによる発現増加の確認が必要である。これらの確認ができたら、T-DNA挿入遺伝子破壊株や、35Sプロモーターによる過剰発現株について、DGAT1遺伝子の発現や種子の油脂含量を調べることでDGAT1遺伝子の活性化因子かどうかを直接明らかにできると期待される。植物工場で栽培するトマトの収量を増加させることができる新しい台木品種の開発が求められている。オランダにおいてこの目的のために使用されているMaxifort株と日本で耐病性を高めるために使用されているSpikeもしくはSpike23株とを交配し、そのF1の形質を評価しながら、その形質に寄与する遺伝子の同定を試みた。それぞれのF1の葉からDNAを抽出し、多数のSNPマーカーをPCRと次世代型シーケンサーを用いて遺伝子型を同定した。143個のF1を調べ、QTL解析を行った結果、評価した形質(葉の巻き、葉の大きさ、茎の太さ)のそれぞれの寄与する染色体の領域を特定することができた。今後それぞれの領域にある遺伝子マーカーを使うことで、株の選抜を簡便かつ速やかに行うことができると期待される。植物の発芽後の形態形成は主に分裂組織によって担われている。茎頂および根端に存在する分裂組織は胚発生の過程で形成されるが、その遺伝的な基盤については未解明の部分も多い。本研究はイネの胚発生に異常を示す変異株Mutant3およびMutant4の原因遺伝子を同定することを目的とした。変異株のゲノムを次世代型シーケンサーによって解析したところ、表現型と連鎖していると考えられる変異が複数見つかった。本研究ではこれらの変異の有無を確認するとともに、表現型との連鎖を調べた。種子中の胚を観察したところ、Mutant3では野生株と変異株の両方が確認された。このことから使用した種は変異のヘテロで保持していた親に由来することが確認できた。次に変異が存在する可能性が示唆された変異はなく、この遺伝子は胚発生の異常とは関係ないことがわかった。後者のOs05t428600の塩基配列を調べたところ、次世代型シーケンサーの結果と一致し、1937番目と1944番目の塩基が置換していることがわかった。解析したすべてのサンプルにおいて塩基置換がヘテロで見つかったことから、表現型との連鎖を確認することはできなかった。胚発生に異常を示すイネの変異株Mutant3の原因遺伝子の候補の一つOs05t428600遺伝子の塩基配列を解析した。この遺伝子の1937番目と1944番目の塩基はMutant3においてGからAに置換していることが次世代シーケンサーの結果より示唆されており、サンガー法によっても確認されている。調査したサンプル全てで変異が見つかったことから、野生型株の塩基配列を調べる必要が生じた。そこで、野生型株の代わりにOs05t428600遺伝子には変異がないと思われるMutant4の塩基配列を調べることにした。植物油は様々な用途があり、今後ますます生産性を向上する必要がある。本研究はナタネと同じアブラナ科に属するシロイヌナズナを用いて、種子成熟過程での油脂合成系遺伝子の活性化因子の実体を明らかにし、油の生産性向上に役立てることを目的とする。一斉に活性化するが、それらより後期に働く小胞体でのトリアシルグリセロール合成系遺伝子DGAT1の発現に関わる直接の活性化因子はまだ明らかにされていない。そのため、DGAT1にルシフェラーゼ遺伝子を融合させたLUCレポーター遺伝子を用い、アクティベーションタギング法によって活性化因子の探索を行った。LUC活性を指標にスクリーニングを行った結果LUCの活性が高まった変異株を複数得ることができた。次世代型シーケンサーを用いてT-DNAの挿入位置を調べたところ、いずれの株も複数の遺伝子座にT-DNAが挿入されていることが分かった。そのため原因遺伝子を同定することができなかった。そこで、戻し交配によってT-DNA挿入遺伝子座を分離させ、LUC活性と連鎖する遺伝子座を明らかすることにした。実験を行った結果、遺伝子座を分離することができたが、LUC活性と連鎖しているものはなかった。T-DNAの検出とLUC活性の定量の両方の精度を高めることが今後の課題として残った。窒素はカリウム、リンと並ぶ植物の三大栄養素であり、その多くは根から硝酸イオンの形で吸収されている。湿地では土壌中の栄養素が少なく、そうした環境で生育するモウセンゴケは虫を捕らえて栄養を補っていると推測されている。この研究ではモウセンゴケの窒素代謝を解明するためにモウセンゴケの硝酸還元酵素(NR)、亜硝酸還元酵素(NiR)、硝酸輸送体を同定し、それぞれの遺伝子の発現量を調べた。虫を栄養源とするためにモウセンゴケが獲得した遺伝子群の同定を試みた。シロイヌナズナのNR、NiR、硝酸輸送体の遺伝子に対してモウセンゴケの最も似ている遺伝子を探した。NRとNiRはそれぞれ1つのコンティグが見つかり、硝酸輸送体は4つのコンティグが見つかった。硝酸イオンを与えた場合の発現量を調べたところ、モウセンゴケのNR、NiRは硝酸イオンによって発現が誘導されていた。硝酸輸送体も1つは明確な誘導が見られたが、他は低発現であったり、誘導されなかったりした。硝酸イオンまたはゼラチンにより発現が誘導される遺伝子を探したところアスパラギン合成酵素が見つかった。これは吸収した窒素を同化するために発現していると考えられた。世界中の湖沼に住んでいる微細藻類で、その特徴的な形態で容易に区別することができる。通常は8、16、32個という2のn乗の数からなる細胞が集まって群体として生育している。群体を構成する細胞は1つの親の細胞に由来し、その増殖メカニズムは興味深い。形態も様々であるが、それらを決めている遺伝子は何もわかっていない。クンショウモの遺伝的な多様性および細胞分裂を研究するために、中部大学30号館横の池からクンショウモを単離した。適当な培地を選択することで、純粋培養することに成功した。形態を観察したところ主に16または32個の細胞からなる群体が見られた。duplexのものと一致した。